JP2776582B2 - 発泡断熱材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、冷蔵庫，冷凍庫等に用いる発泡断熱材に関
するものである。

従来の技術 近年、省エネルギーの観点より発泡断熱材の熱伝導率
を低減し、断熱性を向上させるというニーズがあると同
時に、発泡剤であるフロンの使用量を削減し、フロンの
影響によるオゾン破壊及び地球の温暖化等の環境問題の
改善に寄与していくことが極めて重要なテーマとなって
いる。

このため、代表的な発泡断熱材である硬質ウレタンフ
ォームの製造にあたっては、主原料として用いるポリオ
ールや有機ポリイソシアネート，助剤原料である整泡
剤，触媒，発泡剤に対し、種々の改善取組みがなされて
いる。基本的に、硬質ウレタンフォームの熱伝導率を低
減するには、気泡中のガス成分の気体熱伝導率を改善す
ることが重要であり、特に発泡剤としてトリクロロフル
オロメタン（以下Ｒ−11と称する）を用い、Ｒ−11ガス
とフォーム気泡中を満たすことが効果的手段とされてき
た。しかしながら一方においてはフロン公害問題等の見
地よりフロン使用量を減らすためには、有機ポリイソシ
アネートと水との反応によって得られる炭酸ガスを発泡
剤の一部として用いることも可能である。しかし、この
ような構成においては、炭酸ガスが発泡断熱材の気泡内
に残存するため発泡断熱材の断熱性能は低いものとな
る。

このような課題解決のアプローチとして例えば、特開
昭57−49628号公報で示されるように吸着剤で不純ガス
成分を除く方法が提案されている。すなわち、ゼオライ
ト等からなる吸着剤を原料中にあらかじめ混合し、発泡
時に発生した炭酸ガスを吸着剤にて吸着除去し、結果的
にフロンガスで気泡内を満たすことにより断熱性を向上
させることが特徴となっている。

発明が解決しようとする課題 上記特開昭57−49628号公報における気泡内ガスのフ
ロンガス純化のメカニズムを考察するならば、まず、ゼ
オライト等から成る炭酸ガス吸着剤は、炭酸ガスを吸着
する以上に水分を選択優先的に吸着するため、主たる炭
酸ガス発生因子である水分とイソシアネートとの反応に
おいては、原料混合時に即座に水分が吸着剤に吸着され
てしまい、炭酸ガスの生成そのものを起こさせない。す
なわち、あらかじめゼオライト等からなる炭酸ガス吸着
剤を添加した有機ポリイソシアネートと、水添加したポ
リオール成分を瞬時に混合して発泡に供しても、泡化開
始の時点では、すでに水分はゼオライト等からなる炭酸
ガス吸着剤に吸着脱水され、フロン単独発泡と同じ形態
で発泡が行なわれる。さらには、泡化時の重合過程でカ
ルボジイミド反応が微量の炭酸ガスを発生させるが、こ
のようなガスは容易に吸着される結果、気泡内ガスの純
化が行なわれ、優れた脱熱性能が得られる。

よって、特開昭57−49628号公報は脱水により主たるC
O₂発生の原因を取り除き、かつ、カルボジイミド反応に
よって微量に発生するCO₂を除く点で気泡内ガスをフロ
ンガスに純化でき、断熱性能向上が図れるものである。
しかしながら炭酸ガスを発泡ガスとして利用する点にお
いては、炭酸ガスの発生量がカルボジイミド反応におけ
る微量なものに限定されるため、結果的にフロン使用量
の低減が困難となる問題があった。故に発泡ガスとして
の炭酸ガス利用を図る点と、気泡内ガスのフロン純化と
いう課題、すなわち、フロン問題解決のためのフロン量
削減と、高断熱化の両立に関しては、特開昭57−49628
号公報では実現困難であり、この技術確立が大きな課題
である。本発明は上記課題に鑑み発泡断熱材の熱伝導率
を悪化させることなく、オゾン層破壊といった環境問題
を解決する発泡断熱材を提供するものである。

課題を解決するための手段 本発明は、上記課題を解決するために、シリコーンに
より表面処理した粉末活性炭から成る吸着剤を添加混合
したイソシアネート成分と、ポリエーテル，整泡剤，触
媒，水，フロン発泡剤を混合したプレミックス成分とを
混合し、発泡熱断材を得るものである。

作用 上記構成によって、シリコーンにより表面処理した疎
水化粉末活性炭は、水に対し不活性であり、脱水吸着は
なく水と有機ポリイソシアネートとの反応を阻害するこ
とはない。この結果、発泡時においては、有機ポリイソ
シアネートと水との反応によって得られる炭酸ガスを利
用することができフロン発泡剤の使用量は削減可能であ
る。そして、泡化後、疎水化粉末活性炭により炭酸ガス
が吸着除去され、気泡内ガスのフロンガスへの純化が行
なわれる。このような作用により、フロン使用量の削減
と熱伝導率改善の両立が達成され、環境問題と省エネル
ギーの従来相反していた技術課題に対して解決できるも
のである。

さらには、発泡断熱材中に分散している疎水化粉末活
性炭が、伝熱成分のうち、ふく射伝熱に対し、赤外線を
吸収し伝導伝熱に交換するため、結果的に熱抵抗が増加
し、断熱性能の向上に寄与する。よって、前記環境問題
と省エネルギーの両立に対し、より効率的に作用する利
点を具備できるのである。

実 施 例 以下、実施例を挙げて本発明の発泡断熱材を説明す
る。

表に一実施例の原料処方を示した。

ポリエーテルＡは、芳香族アミン系ポリエーテルで水
酸基価460mgKOH/g、整泡剤Ａは信越化学（株）製Ｆ−33
5、触媒Ａは花王（株）製カオライザーNo.1、発泡剤は
純水とフロン−11であり、各原料は所定の配合部数で混
合し、プレミックス成分として構成する。

一方、イソシアネート成分は、アミン当量135のクル
ードMDIから成る有機ポリイソシアネートＡと、疎水化
粉末活性炭から構成している。疎水化粉末活性炭は、あ
らかじめ武田薬品工業（株）モルシーボン4A（粉末活性
炭）100重量部に信越化学（株）製シリコーンKF−99を
３重量部を加え、100℃で加熱しながら攪拌混合し、上
記粉末活性炭表面にシリコーン皮膜を形成した試製品を
用いた。

このようにして調合したプレミックス成分とイソシア
ネート成分を所定の配合部数混合し、発泡断熱材を得
た。このときの反応性及び発泡断熱材の密度，熱伝導率
及び気泡ガス組成を表に示した。

なお、同時に比較例として疎水化粉末活性炭を添加し
ない場合、及び従来の粉末活性炭武田薬品工業（株）製
モルシーボン4Aを添加した場合についても同様に表に示
した（比較例A,B）。

このように本発明の発泡断熱材は、気泡中の炭酸ガス
はほとんどなくフロンガスで満たされ優れた断熱性能を
示すと共に、フロン使用量を削減できることが判った。
これは、疎水化粉末活性炭が水との吸着反応に不活性で
あるため有機ポリイソシアネートと水との反応を阻害さ
せることがなく、発生した炭酸ガスを発泡ガスとして利
用した後、気泡内に含まれる炭酸ガスを吸着したことを
示している。疎水化粉末活性炭の表面状態については不
明であるが、シリコーン樹脂の皮膜がゼオライト粉末表
面に形成され、吸着ガスへのバリヤー層となっている結
果、少なくとも水とイソシアネートが反応に要する時間
（約10秒間）は、水に対して不活性であると同時に、炭
酸ガスの吸着については、吸着速度は遅いものの実用上
問題のない特性を有するのである。この結果、水とイソ
シアネートの反応により発生した炭酸ガスが発泡ガスと
して有効に利用でき、フロン使用量が少なくても所定密
度まで低減可能であり、かつ、経時的に気泡中の炭酸ガ
スを疎水化粉末活性炭を吸着するため最終的には、炭酸
ガスは除かれ、フロンガスに純化される結果、気体熱伝
導率が改善され、発泡断熱材の熱伝導率も優れたものと
なるのである。

さらには、発泡断熱材中に分散している疎水化粉末活
性炭が、伝熱成分のうち、ふく射伝熱に対して赤外線を
吸収し、伝導伝熱に変換するため、結果的に熱抵抗が増
加し断熱性能の向上に寄与するのである。

このように本発明の発泡断熱材は、オゾン層破壊等の
環境問題の主原因とされているフロン−11の使用量削減
が可能で、かつ優れた断熱性能により省エネルギーに寄
与することが、両立して実現でき、提供できるのであ
る。

なお、比較例において、疎水化粉末活性炭を添加しな
い場合、気泡ガスとして炭酸ガスが多量に存在するため
熱伝導率は、悪く、又、粉末活性炭を添加した場合、水
を瞬間的に吸着除去する結果、炭酸ガスの発生がなく、
密度は高く、同体積に発泡させるにはフロン使用量は増
加すると予測でき、フロン使用量削減には結びつかな
い。ただし、気泡中はフロンガスで純化されるため熱伝
導率は優れたものとなる。

発明の効果 以上のように本発明は、ポリエーテル，整泡剤，触
媒，水，フロン発泡剤からなるプレミックス成分と、疎
水化粉末活性炭と有機ポリイソシアネートからなるイソ
シアネート成分とを混合攪拌し、発泡断熱材として生成
しているため、水と有機ポリイソシアネートとの反応に
よって発生する炭酸ガスを発泡ガスとして有効に利用し
てフロン発泡剤の使用量削減を行なうと共に、疎水化粉
末活性炭により気泡内に発生残留した炭酸ガスを経時的
に吸着除去が可能である。さらには、発泡断熱材中に分
散している疎水化粉末活性炭が、伝熱成分のうち、ふく
射伝熱に対して、赤外線を吸収し、伝導伝熱に変換する
ため、結果的に熱抵抗が増加する。この結果、気泡中の
気体熱伝導とふく射伝熱が低減し、発泡断熱材の熱伝導
率が改善され、優れた断熱性能を有する発泡断熱材が提
供できる。すなわち、フロン公害問題の解決に寄与でき
ると共に省エネルギーに寄与することができるのであ
る。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ポリエーテル，整泡剤，触媒，水，フロン
   発泡剤から成るプレミックス成分と、シリコーンにより
   表面処理した疎水化粉末活性炭と有機ポリイソシアネー
   トからなるイソシアネート成分とを混合攪拌し発泡生成
   した発泡断熱材。